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(共82张PPT)
专题八　电化学基础
考点一　原电池原理及其应用
A．电极a上发生氧化反应生成O2
B．H＋通过质子交换膜从右室移向左室
C．光解前后，H2SO4溶液的pH不变
D．外电路每通过0.01 mol电子，电极b上产生0.01 mol H2
√
解析：由题图可知，电极a上发生失电子的氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，电极b上发生得电子的还原反应，电极反应式为4H＋＋4e－===2H2↑。由分析可知，电极a上发生氧化反应生成O2，A正确；电极a上生成H＋，电极b上消耗H＋，H＋通过质子交换膜从左室移向右室，B错误；由总反应可知，光解过程消耗水，H2SO4溶液浓度增大，pH减小，C错误；生成1 mol H2，转移2 mol 电子，外电路每通过0.01 mol 电子时，电极b上产生0.005 mol H2，D错误。
2．(2025·广东卷)一种高容量水系电池示意图如下。已知：放电时，电极Ⅱ上MnO2减少；电极材料每转移1 mol电子，对应的理论容量为26.8 A·h。下列说法错误的是(　　)
A．充电时Ⅱ为阳极
B．放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低
C．放电时负极反应为MnS－2e－===S＋Mn2＋
D．充电时16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h
√
解析：放电时，电极Ⅱ上MnO2减少，说明MnO2转化为Mn2＋，Mn元素化合价降低，发生还原反应，电极Ⅱ为原电池的正极，MnSO4溶液呈酸性，故正极反应为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O；电极Ⅰ为原电池负极，MnS失去电子生成S和Mn2＋，负极反应为MnS－2e－===S＋Mn2＋。由分析可知，放电时电极Ⅱ为正极，故充电时电极Ⅱ为阳极，A正确；由分析可知，放电时电极Ⅱ的电极反应为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，
反应消耗H＋，溶液的pH升高，B错误；由分析可知，放电时负极反应为MnS－2e－===S＋Mn2＋，C正确；根据放电时负极反应可知，充电时阴极反应为S＋Mn2＋＋2e－===MnS，每消耗16 g(0.5 mol)S，转移1 mol电子，能提供的理论容量为26.8 A·h，D正确。
3．(2025·山东卷改编)全铁液流电池工作原理如下图所示，两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是(　　)


A．隔膜为阳离子交换膜
B．放电时，a极为正极
C．充电时，隔膜两侧溶液Fe2＋浓度均减小
D．理论上，Fe3＋每减少1 mol，Fe2＋总量相应增加2 mol
√
解析：全铁液流电池的总反应为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，放电时，a极的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，为负极，b极的电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，为正极。Fe2＋和Fe3＋/Fe2＋在两极循环，两极通过阴离子平衡电荷，故隔膜为阴离子交换膜，A错误；放电时，a极为负极，B错误；充电时，a极接电源负极，为阴极，电极反应为Fe2＋＋2e－===Fe，b极接电源正极，为阳极，电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋，隔膜两侧溶液Fe2＋浓度均减小，C正确；根据总反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋可知，理论上，Fe3＋每减少1 mol，Fe2＋总量相应增加1.5 mol，D错误。
1．原电池工作原理的基础模型
2．二次电池的思维模型
3．电极反应式的书写方法
(1)书写步骤。
(2)举例示范(以甲醇 O2燃料电池为例)。
题组一　新型一次电池和燃料电池
1．(2025·韶关一模)一种可完全生物降解的Zn-Mo原电池结构如下图所示，电池使用过程中在Zn表面形成一层ZnO薄膜。下列说法正确的是(　　)
A.Mo为负极
B．电子由Zn经电解质流向Mo
C．Zn表面发生的电极反应为Zn－2e－＋H2O===ZnO＋2H＋
D．Zn电极发生还原反应
Zn Mo
水凝胶掺杂NaCl
√
解析：锌为活泼金属，失去电子发生氧化反应，Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－＋H2O===ZnO＋2H＋，Mo为正极，A、D错误，C正确；原电池中，电子由负极经外电路流向正极，电子不会进入电解质溶液，故电子由Zn经导线流向Mo，B错误。
2．一款葡萄糖/O2燃料电池装置如下图所示，下列说法正确的是(　　)
A．电极b为燃料电池的正极，发生氧化反应
B．电极a放电后，附近溶液pH减小
C．电极b的电极反应式为
D．该燃料电池消耗22.4 L O2(标准状况)时，理论上可转化120 g葡萄糖
√
题组二　新型可充电电池
3．1T MoS2/石墨烯电极材料可在光照条件下产生电子(e－)和空穴(h＋)，制氧效果优越，原理如下图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．放电时，电势：aB．放电时，电子流向：b→离子交换膜→a
C．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
D．放电时存在反应：2H2O＋4h＋(空穴)===O2↑＋4H＋
√
解析：由题图可知，放电时，Zn在b电极失去电子生成 [Zn(OH)4]2－，b电极为负极，a电极为正极。放电时，电势：a>b，A错误；放电时，电子流向：b→导线→a，B错误；1T MoS2/石墨烯电极材料可在光照条件下产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，C正确；放电时，O2在正极得到电子生成H2O，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，D错误。
4．(2025·广东四校联考)铁铬液流电池是一种酸性介质中，正、负极活性物质均为液体的电化学电池，放电时电池的总反应为Cr2＋＋Fe3＋===Cr3＋＋Fe2＋，电池结构原理如下图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．电池充电时，b极的电极反应式为Cr3＋＋e－===Cr2＋
B．电池充电时，a极与外接电源的正极相连
C．电池放电时，H＋由左侧电极室通过质子交换膜移向右侧
D．电池放电时，电路中每通过0.1 mol电子，Fe3＋的物质的量减少0.1 mol
√
解析：由放电时电池的总反应可知，放电时，a极为正极，Fe3＋在正极得到电子发生还原反应生成Fe2＋，b极为负极，Cr2＋在负极失去电子发生氧化反应生成Cr3＋；充电时，与外接电源正极相连的a极为电解池的阳极，Fe2＋在阳极失去电子发生氧化反应生成Fe3＋，b极为阴极，Cr3＋在阴极得到电子发生还原反应生成Cr2＋。由分析可知，充电时，b极为阴极，电极反应式为Cr3＋＋e－===Cr2＋，故A正确；由分析可知，充电时，a极为电解池的阳极，
与外接电源的正极相连，故B正确；由分析可知，放电时，a极为正极，b极为负极，则氢离子由右侧电极室经质子交换膜移向左侧，故C错误；放电时，a极为原电池的正极，铁离子在正极得到电子发生还原反应生成亚铁离子，则电路中每通过0.1 mol电子，溶液中铁离子的物质的量减少0.1 mol，故D正确。
考点二　电解原理及其应用
1．(2024·广东卷)我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是(　　)
A．钢铁外壳为负极
B．镶嵌的锌块可永久使用
C．该法为外加电流法
D．锌发生反应：Zn－2e－===Zn2＋
√
解析：钢铁外壳、锌块、海水形成原电池，锌比铁活泼，锌为负极，钢铁外壳为正极，A项错误；镶嵌的锌块为负极，发生氧化反应转化为Zn2＋，需要定期更换，B项错误；该法利用原电池原理，为牺牲阳极法，C项错误；锌为负极，发生反应：Zn－2e－===Zn2＋，D项正确。
√
3．(2025·河北卷)科研工作者设计了一种用于废弃电极材料 LixCoO2(x＜1)再锂化的电化学装置，其示意图如下：
√
解析：该装置为电解池，x<1，则LixCoO2转化为LiCoO2的过程中，Co元素化合价由＋(4－x)降低为＋3，LixCoO2发生得电子的还原反应，为阴极，Pt电极为阳极。
电极及反应类型 电极反应式
LixCoO2电极(阴极)，还原反应 LixCoO2＋(1－x)e－＋(1－x)Li＋===LiCoO2(A错误)
Pt电极(阳极)，氧化反应 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
√
1．电解池工作原理的基础模型
2．电解问题的解答步骤
(1)判断阴、阳极。
①一般方法。
[注意]　离子迁移时一般从“生成区”移向“消耗区”，从“原料区”移向“产品区”，从“浓溶液区”移向“稀溶液区”。
②其他方法。
a．依据电极质量变化判断：一般电极质量减少的是阳极，电极质量增加的是阴极。
b．依据电极产物判断：一般情况下，若电极上产生Cl2和O2，则该电极是阳极；若电极上产生H2，则该电极是阴极。
c．依据电解后溶液pH判断：若电解某中性溶液时，某电极附近溶液能使酚酞呈红色，则该电极是阴极(H＋放电，OH－浓度增大)。
(2)书写电极反应。
若装置图中已给出物质转化，则可依据电荷守恒和质量守恒直接写出电极反应；若未指明物质转化，则要依据电解质的组成及阴、阳离子的放电顺序书写。
(3)解答相关问题。
3．掌握电解计算的“三方法”
4．金属的电化学腐蚀与防护
题组一　电解原理及其应用
1．制取高纯硅的FFC剑桥工艺是以CaCl2熔盐为电解质，以SiO2和石墨坩埚作为电极直接电解，同时产生CO和CO2等气体。下列说法正确的是(　　)
A．SiO2为阳极，石墨坩埚为阴极
B．电解过程中O2－、Cl－向阴极移动
C．阴极上发生的电极反应为SiO2＋4e－===Si＋2O2－
D．将生成的O2转化为CO和CO2是为了促进电子的转移
√
解析：A.由题意可知，电解的目的是制取高纯硅，硅元素化合价降低，发生还原反应，所以SiO2为阴极，石墨坩埚为阳极，故A错误；B.电解过程中O2－、Cl－等阴离子向阳极移动，故B错误；C.阴极发生还原反应，二氧化硅得电子生成Si和O2－，电极反应为SiO2＋4e－===Si＋2O2－，故C正确；D.由题意可知，电解产生CO和CO2，说明阳极先发生反应2O2－－4e－===O2↑，然后生成的氧气与石墨反应生成CO和CO2，与是否促进电子转移无关，故D错误。
2．(2025·广东二模)电渗析系统可从空气中大规模捕获CO2。以KOH溶液为基底溶液的CO2吸收系统工作原理如下图所示(a、b需接直流电源电极)。下列说法不正确的是(　　)
A．a电极接直流电源的负极
B．M膜为阳离子交换膜
C．b电极上发生的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．理论上每分离得到1 mol CO2，电路中转移n(e－)≤2 mol
√
解析：该装置为电解池，根据钾离子移动方向可知，a电极为阳极，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，b电极为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。由分析可知，a电极为阳极，应接直流电源的正极，A错误；K＋可通过M膜，故M膜为阳离子交换膜，B正确；由分析可知，b电极为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，C正确；二氧化碳在碱溶液中转化为碳酸根离子或碳酸氢根离子，在分离器中分离出来后的氢氧化钾可循环使用，所以每分离得到1 mol CO2，电路中转移n(e－)≤2 mol，D正确。
A．电极1应与电源负极相连
B．溶液a为KCl和KOH的混合溶液，溶液b可循环利用
C．当电路中转移2 mol电子时，有22.4 L CH2===CH2在阳极区发生反应
D．不考虑各项损失，生成2 g H2时，理论上可得到产品EO 88 g
√
题组二　金属的腐蚀与防护
4．某实验小组利用如下图所示的装置探究电化学法保护铁制品的原理。反应一段时间后，下列说法错误的是(　　)
√
5．(2024·浙江6月选考)金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图：
下列说法正确的是(　　)
A．图1、图2中，阳极材料本身均失去电子
B．图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C．图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果
D．图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应
√
解析：图1为牺牲阳极法，牺牲阳极一般为较活泼金属，作为原电池的负极，失去电子被氧化；图2为外加电流法，阳极材料为辅助阳极，通常是惰性电极，本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在阳极表面失去电子，如海水中的Cl－，A错误。图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的H＋放电外，海水中溶解的O2也会竞争放电，故可发生反应O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B正确。图2为外加电流法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护
效果最好；腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，C错误。图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明从牺牲阳极或外加电源传递过来的电子阻止了Fe－2e－===Fe2＋的发生，钢闸门不发生化学反应，但是牺牲阳极发生了氧化反应，辅助阳极上也发生了氧化反应，D错误。
6．地下管道表面附着的硫酸盐会促进钢铁发生厌氧腐蚀，为减少腐蚀的发生，可使钢管与外接电源相连，使其表面形成致密的Fe3O4。下列说法错误的是(　　)
A．钢管应与电源的负极相连
B．电压过高有可能会加剧腐蚀
C．发生厌氧腐蚀会使土壤碱性增强
D．厌氧腐蚀过程中有FeS生成
√
解析：A.钢管表面形成Fe3O4，失去电子，作为阳极，应与电源的正极相连，故A错误；B.电压过高，内层金属可能会继续失电子被氧化，加剧腐蚀，故B正确；C.厌氧腐蚀中氢离子浓度减小，氢氧根离子浓度增大，碱性增强，故C正确；D.铁失电子生成Fe2＋，Fe2＋与S2－结合生成FeS，故D正确。
考点三　复杂的电化学装置
1．(2025·甘肃卷)我国科研工作者设计了一种Mg 海水电池驱动海水(pH＝8.2)电解系统(如下图)。以新型MoNi/NiMoO4为催化剂(生长在泡沫镍电极上)。在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的说法错误的是
(　　)
A．将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率
B.在外电路中，电子从电极1流向电极4
C．电极3的反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
D．理论上，每通过2 mol电子，可产生1 mol H2
√
解析：由题图可知，左侧为原电池，电极1为负极，发生氧化反应，电极反应式为Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2，电极2为正极，发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；右侧为电解池，电极3为阳极，产生氧气，电极4为阴极，产生氢气。将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率，A正确；由分析可知，电极1为负极，电极4为阴极，电子从电极1流向电极4，B正确；由分析可知，电极3为阳极，发生氧化反应，生成氧气，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，C正确；根据分析可知，电极2和电极4均产生氢气，理论上，每通过2 mol电子，可产生2 mol H2，D错误。
2．(2025·河南卷)一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以 LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如下图所示。
下列说法正确的是(　　)
A．Ⅱ为阳离子交换膜
B．电极a附近溶液的pH减小
C．电极b上发生的电极反应为[Fe(CN)6]4－＋e－===[Fe(CN)6]3－
D．若海水用NaCl溶液模拟，则每脱除58.5 g NaCl，理论上可回收1 mol LiCl
√
3．(2025·云南卷)一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如下图所示，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。除硼原理：[B(OH)4]－＋H＋===B(OH)3＋H2O。下列说法错误的是(　　)
A．Pt电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
B．外加电场可促进双极膜中水的电离
C．Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
D．Ⅳ室中每生成1 mol NaOH，同时Ⅱ室最多生成1 mol B(OH)3
√
解析：由题图中氢离子和氢氧根离子的移动方向可知，Pt电极为阳极，石墨电极为阴极，阳极上发生的电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阴极上发生的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A正确；水可微弱地电离出氢离子和氢氧根离子，在外加电场的作用下，可使氢离子和氢氧根离子向两极移动，可促进双极膜中水的电离，B正确；由题图可知，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子通过Y膜往右侧阴极方向移动，则Y膜为阳离子交换膜，氯离子通过X膜往左侧阳极方向移动，则X膜为阴离子交换膜，C错误；Ⅳ室每生成1 mol NaOH，转移1 mol电子，同时有1 mol H＋通过双极膜迁移到Ⅱ室中，最多生成1 mol B(OH)3，D正确。
1．电化学隔膜(离子交换膜)
2．电化学串联装置
(1)两类串联装置。
有外接电源，两烧杯均为电解池，且串联电解，导线上转移的电子、通过的电流相等
无外接电源，二者必有一个装置是原电池(相当于发电装置)，为电解装置提供电能，其中两个电极活动性差异大者为原电池装置，即左侧为原电池装置，右侧为电解装置
(2)串联装置的解题流程。
√
解析：A.由题图可知，甲池为原电池，镁为负极，碳纳米管为正极，则乙池为电解池，Pt1 为阳极，故A正确；B.乙池为电解池，Pt2为阴极，硝酸根离子在Pt2电极上得电子生成氮气和水，发生还原反应，故B错误；C.碳纳米管为正极，电极反应式为SO2＋4e－===S＋2O2－，故C正确；D.Pt2为阴极，硝酸根离子得电子生成氮气和水，然后水中的氢离子得电子生成氢气，剩余氢氧根离子，周围pH增大，故D正确。
2．(2025·汕头一模)Zn Ni(OH)2碱性电池发展迅猛，某实验小组利用该电池实现电化学合成氨，装置如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A．电极N为金属Zn，发生氧化反应
B．理论上若电解液传导6 mol H＋，最多可生成44.8 L NH3
C．不考虑其他因素，电池工作一段时间后需补充乙醇电解液
D．电极Q的电极反应式为N2＋2Li＋＋4H＋＋6e－===2LiNH2
√
3．三室膜电渗析分离硫酸锂并回收酸和碱的装置如下图，下列说法正确的是(　　)
A．酸、碱的浓度：进等于出
B．右侧电极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．装置工作一段时间后，n(a)∶n(b)＝2∶1
D．右侧离子交换膜为阴离子交换膜
√
解析：三室膜电渗析分离硫酸锂并回收酸和碱，由题图可知，中间室离子向两侧迁移，右侧得到氢氧化锂，左侧得到硫酸，则右侧电极为阴极，水放电发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，左侧电极为阳极，水放电发生氧化反应生成氧气和氢离子。由分析可知，左室有生成的氢离子和迁移过来的硫酸根离子，硫酸浓度变大；右室有生成的氢氧根离子和迁移过来的锂离子，氢氧化锂浓度变大，A错误。由分析可知，右侧电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正确。由分析可知，气体a为氧气、气体b为氢气，根据得失电子守恒可知，装置工作一段时间后，n(a)∶n(b)＝1∶2，C错误。右侧离子交换膜可以允许锂离子通过，为阳离子交换膜，D错误。
4．(2025·茂名一模)利用如下图所示的电化学装置可捕捉废气中的CO2，并将其转化为CaCO3，同时得到高浓度的盐酸、H2和O2。在直流电源的作用下，双极膜中的H2O可自动解离为H＋和OH－。下列说法不正确的是(　　)
√

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